Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 [ 74 ] 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103

Предел длительной прочности, т. е. н а и б о л ь ш е е напряже и и е, вызывающее разрушение металла за определенное время при постоянной температуре, обозначают а с двумя числовыми индексами. Так Ошоо означает предел длительной прочности за 1000 ч при 700 "С.

Повышения жаропрочности достигают легирова-!шем твердого раствора, приводящим к увеличению энергии связи между атомами, в результате чего процессы диффузии и самодиффузии задерживаются, а температура рекристаллизации возрастает, создашшм у сплава специальной структуры, состоящей из вкрапленных п основной твердый раствор и по границам зе-реп дисперсных карбидных и особенно интерметаллид-ных фаз. Такая структура получается в результате закелки с высоких температур и последующего старения. Наличие равномерно распределенных дисперсных избыточных фаз затрудняет пластическую деформацию при высоких температурах. Чем крупнее зерно, тем выше жаропрочность.

Кроме того, жаропрочные стали и сплавы должны обладать высокой жаростойкостью (ока-л и н о с т о й к о с т ь ю).

Жаропрочные сплавы для работы при высоких температурах (до 700-950 С) создаются на основе железа, никеля и кобальта, а для работы при еще более высоких температурах (до 1200-1500 X) - на основе хрома, молибдена и других тугоплавких металлов

Рабочие температуры жаропрочных сталей составляют 500-750 °С. При температурах до 600 °С чаще используют стали на основе а-твердого раствора, а при более высоких температурах - на основе у-твердого раствора с гранецентрированной кубической решеткой.

Стали перлитного класса (ГОСТ 20072-79). Для изготовления малонагруженных деталей и узлов энергетических установок, работающих прн температурах не выше 500-580 °С, используют низкоуглеродистые стали перлитного класса, содержащие не менее 1 % хрома, молибдена и ванадия. Эти элементы, повышая температуру рекристаллизации феррита и затрудняя

диффузионные процессы, потзышают жаропрочность стали.

Для изготовления деталей котельных установок, работающих при 510 °С и давлении 1000-1100 МПа, применяют сталь 15ХМ или более жаропрочную 12Х1МФ. Сталь 12Х1МФ удовлетворительно обрабатывается давлением и сваривается. После нормализации 960-980 °С и отпуска при 740 °С предел ползучести этой стали ош- = 120 МПа, а ош-е = 85 МПа; предел длительной прочности Ojo? = 140 МПа.

Стали мартенситно-ферритного класса. Детали и узлы газовых турбин и паросиловых установок изготавливают из мартенситных сложнолегированных сталей 18Х12ВМБФР и 15Х12ВНМФ, в состав которых входят Мо. W, V, Nb, В. Эти элементы повышают температуру рекристаллизации. Они образуют карбиды типа МгзСб, М7С3, MgC, МС и соединение FeoMo. в результате повышается жаропрочность стали.

Рабочие температуры этих сталей могут достигать 600-620 °С.

Для получения оптимальной жаропрочности высокохромистые стали закаливают ка мартенсит. Структура сталей после отпуска - сорбит и троостит. Для стали 18Х12ВМБФР при 550 °С а,о» = 250300, а для стали 15Х12ВНМФ -200 МПа.

Стали аустенитного класса (ГОСТ 5632-72). Для получения структуры аустенита эти стали должны содержать большое количество хрома, никеля и марганца. Для достижения высокой жаропрочности их дополнительно легируют Мо, W, V, Nb и В. Эти стали идут для изготовления деталей, работающих при 500- 750 С. Жаропрочность аустенитных сталей выше, чем перлитных и мартенситно-ферриткых сталей.

Аустенитные стали пластичны и хорошо свариваются, однако обработка их резанием затруднена.

Аустенитные стали по способу упрочнения делят на три группы: 1) твердые растворы, содержащие сравнительно мало легирующих элементов; 2) твердые растворы с карбидным упрочнением. В этом случае упрочняющими фазами могут быть как первичные (TiC, VC, ZrC, NbC и др.), так и вторичные карбиды (МгзСб, М7С3, MgC), выделяющиеся из твердого раствора; 3) твердые растворы с интерметаллидным упроч-

неиием. Упрочняющей фазой в этих сталях является у-фаза типа NigTi, NigAl, NigNb и др.

Стали с ннтерметаллидным упрочнением более жаропрочны, чем стали с карбидным упрочнением.

Аустенитные жаропрочные стали со структурой твердых растворов (например, 09Х14Н16Б и 09Х14Н18В2БР) предназначены для работы при 600- 700 °С, их применяют после закалки с 1100-1160 "С в воде или на воздухе.

Для достижения высокой жаропрочности аустенитные стали с карбидным и ннтерметаллидным упрочнением подвергают закалке с 1050-1200 °С в воде, масле или на воздухе для растворения карбидных и йнтерметаллидных фаз в твердом растворе - аустените - и получения после охлаждения однородного высоколегированного твердого раствора и старению при 600-850 Х для выделения дисперсных фаз из твердого раствора, упрочняющих сталь.

Высокая жаропрочность сталей с карбидным упрочнением достигается введением в хромоникелевый или хромоникельмарганцовистый аустенит 0,3-0,5 % С и карбидообразующих элементов Мо, W, V, Nb и др. К этим сталям относятся, например, стали 45Х14Н14В2М и 40Х12Н8Г8МФБ, а также сталь 40Х15Н7Г7Ф2МС, в которой никель частично заменен марганцем. Длительная прочность a?oo этой стали составляет 400 МПа.

К сталям с интерметаллидным упрочнением относится большая группа сложнолегированных сталей, содержащих, кроме хрома и никеля, титан, алюминий, вольфрам, молибден и бор. Содержание углерода в этих сталях должно быть небольшое, так как он связывает молибден и вольфрам в карбиды, что понижает жаропрочность аустенита. Бор упрочняет границы зерен аустенита в результате образования боридов.

К этой группе относится сталь 10Х11Н2ТЗР, применяемая в виде листов для изготовления сварных деталей, работающих при температурах 550-750 °С, а также сталь 10Х11Н23ТЗМР. Длительная прочность Ошо и а{оо этих сталей составляет 550-600 и 300- 400 МПа соответственно.

Жаропрочные сплавы на никелевой основе (ГОСТ 5632-72). Жаропрочные сплавы на основе